CN108260358A - 具有开槽式顶部槽脊的发动机活塞 - Google Patents

Abstract

公开一种活塞(20)。该活塞可具有活塞冠部(30)，该活塞冠部具有顶部表面(48)。该活塞还可具有第一槽脊(50)，该第一槽脊邻近于顶部表面设置在活塞冠部中。第一槽脊可具有侧表面(62)，该侧表面设置成大体正交于顶部表面。此外，该活塞可具有第二槽脊(52)，该第二槽脊与第一槽脊轴向地隔开。此外，该活塞可具有凹槽(56)，该凹槽设置在第一槽脊和第二槽脊之间。该活塞还可具有槽口(84)，该槽口在侧表面和顶部表面之间延伸。该槽口可具有大体凹入形状并且可围绕顶部表面周向地延伸。

Description

具有开槽式顶部槽脊的发动机活塞

技术领域

本发明总地涉及发动机活塞，并且更具体地，涉及具有开槽式顶部槽脊的发动机活塞。

背景技术

内燃发动机包括一个或多个燃烧腔室，每个燃烧腔室均装配有活塞，该活塞经由连接杆连接于曲柄轴。燃料在燃烧腔室中的燃烧致使活塞在燃烧腔室内沿一个方向移动，从而使得曲柄轴旋转。曲柄轴的旋转进而有助于在燃烧腔室内沿相反方向驱动活塞。该活塞通常在其侧壁上包括环形凹槽。凹槽接纳环形活塞环，这些环形活塞环使得活塞的侧壁与燃烧腔室的内壁隔开。

在发动机的操作期间，燃烧腔室中的其中一些燃料或燃料空气混合物可进入活塞侧壁和燃烧腔室内壁之间的周向间隙。当燃烧腔室中的燃料或燃料空气混合物点燃时，火焰前端行进离开燃烧启始的位置，从而在其路径中消耗燃料或燃料空气混合物。活塞和燃烧腔室壁趋于传导由于燃烧释放的其中一些热量。由于此种热量损失，火焰前端可能不会进入活塞侧壁和燃烧腔室内壁之间的间隙，从而留下捕获在周向间隙中的燃料和/或燃料空气混合物未被燃烧。未燃烧的燃料或燃料空气混合物可能随着废气离开燃烧腔室。

仍未燃烧并且从燃烧腔室逸出的燃料并不参与燃烧，从而降低发动机的效率。另外，逸出的未燃烧燃料助长了由发动机产生的不期望排放物的总量。虽然未燃烧燃料可在后处理装置中燃料以防止其排放至大气，但实施这些装置会增加操作发动机的成本。因此，期望减少从燃烧腔室排放到离开燃烧腔室的废气中的未燃烧燃料的量。

用于减少燃烧腔室中未燃烧燃料的量的一种技术在授予Huang等人的于2014年10月29日公开的加拿大专利申请2863036A1(’036申请)中得到了公开。’036申请公开了一种活塞，该活塞具有从活塞的顶部表面延伸至外侧表面的开槽边缘。’036申请公开了可选择开槽角度和开槽深度，以减少废气中未燃烧碳氢化合物、一氧化碳和NOx的量。’036申请进一步公开了：虽然利用开槽活塞减少了未燃烧碳氢化合物和一氧化碳的量，但NOx的量对于所有的开槽设计而言均增大。此外，’036申请公开了与未开槽活塞相比，燃烧腔室中未燃烧碳氢化合物的量对于一些开槽设计而言增大。

虽然，’036申请公开了使用开槽活塞来减少燃烧腔室中未燃烧碳氢化合物的量，但所公开的活塞仍可能并非是最佳的。具体地说，所公开的活塞导致NOx的量增大。此外，对于至少一些开槽几何形状，所公开的活塞导致燃烧腔室中未燃烧碳氢化合物的量发生不期望的增大。在这些情形中，开槽的形状可能并不允许火焰前端前进到活塞侧壁和燃烧腔室的内壁之间的间隙中。

本发明的发动机活塞解决了上文阐述的一个或多个问题和/或本领域中的其它问题。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种活塞。该活塞可包括具有顶部表面的活塞冠部。该活塞可包括第一槽脊，该第一槽脊邻近于顶部表面设置在活塞冠部中。第一槽脊可包括侧表面，该侧表面设置成大体正交于顶部表面。活塞还可包括第二槽脊，该第二槽脊与第一槽脊轴向地隔开。此外，该活塞可包括凹槽，该凹槽设置在第一槽脊和第二槽脊之间。该活塞还可包括槽口，该槽口在侧表面和顶部表面之间延伸。该槽口可具有大体凹入形状并且可围绕顶部表面周向地延伸。

在另一方面中，本发明涉及气缸组。气缸组可包括气缸套，该气缸套沿着纵向轴线延伸。此外，气缸组可包括活塞，该活塞往复运动地设置在气缸套内。该活塞可包括活塞冠部，该活塞冠部具有顶部表面。该活塞还可包括第一槽脊，该第一槽脊邻近于顶部表面设置在活塞冠部中。第一槽脊可具有侧表面，该侧表面设置成大体正交于顶部表面。此外，该活塞可包括第二槽脊，该第二槽脊与第一槽脊轴向地隔开。该活塞还可包括凹槽，该凹槽设置在第一槽脊和第二槽脊之间。此外，该活塞可包括槽口，该槽口在侧表面和顶部表面之间延伸。该槽口可具有大体凹入形状并且可围绕顶部表面周向地延伸。气缸组可包括连接杆，该连接杆连接于活塞并且能连接于曲柄轴。

附图说明

图1是示例性公开的发动机的图示说明；

图2是可用于图1所示发动机的示例性公开的活塞的图示说明；以及

图3-6是可结合图2所示活塞使用的附加的示例性公开的活塞冠部的图示说明。

具体实施方式

图1说明示例性内燃发动机10。发动机10可以是四冲程柴油发动机。然而，可设想的是，发动机10可以是任何其它类型的内燃发动机，例如是双燃料驱动的两冲程或四冲程发动机、两冲程柴油、汽油或气态燃料驱动发动机或者四冲程汽油发动机。发动机10可尤其包括发动机缸体12，该发动机缸体至少部分地限定气缸14和气缸组16。气缸组16可包括缸套18、活塞20和连接杆22，该活塞可滑动地设置在缸套18内。然而，可设想地是，气缸组16可包括不具有缸套18的气缸14、活塞20和连接杆22，该活塞可滑动地设置在气缸14内。发动机10可包括气缸盖24，该气缸盖可连接于发动机缸体12，以闭合气缸14和/或缸套18的端部。活塞20能可滑动地设置在缸套18内，并且连同缸套18和气缸盖24一起可限定燃烧腔室26。在一些示例性实施例中，活塞20连同气缸14和气缸盖24一起可限定燃烧腔室26。可设想的是，发动机10可包括任何数量的气缸组16和燃烧腔室26。此外，发动机10中的气缸组16和燃烧腔室26可设置成“直列式”构造、“V”构造、对置活塞构造或任何其它合适的构造。

活塞20可构造成在缸套18内的下死点(BDC)或最下方位置和上死点(TDC)或最上方位置之间往复运动。此外如图1中所示，发动机10可包括曲柄轴28，该曲柄轴可旋转地设置在发动机缸体12内。活塞20可包括活塞冠部30，该活塞冠部经由销32可枢转地连接于连接杆22。连接杆22能连接于曲柄轴28。活塞20在缸套18内的往复运动可由连接杆22转换成曲柄轴28的旋转运动。类似地，曲柄轴28的旋转可由连接杆22转换成活塞20在缸套18内的往复运动。在曲柄轴28旋转过约180度时，活塞冠部30和连接杆22可运动通过BDC和TDC之间的一个完整冲程。

在活塞从TDC运动至BDC位置时，空气可经由一个或多个进气阀34抽吸到燃烧腔室26中。具体地说，在活塞20于缸套18内向下运动远离气缸盖24时，一个或多个进气阀34可打开并且允许空气流入到燃烧腔室26中。当进气阀34打开且空气在进气端口36处的压力高于燃烧腔室26内的压力时，空气会经由进气端口36进入燃烧腔室26。进气阀34可随后在活塞20的向上运动期间闭合。燃料可在空气抽吸到燃烧腔室26中之前、期间或之后与空气混合。

在活塞20从BDC运动至TDC位置时，活塞20可混合并且压缩燃烧腔室26内的燃料和空气。在燃烧腔室26内的混合物被压缩时，混合物的温度会升高。最终，混合物的压力和温度会达到混合物燃烧的点，从而导致燃烧腔室26内温度和压力升高。还可设想的是，燃烧腔室26中的燃烧可使用火花塞、发热塞、引燃火焰或者通过本领域已知的任何其它方法来启始。

在活塞由于燃烧腔室26内的升高压力而从TDC朝向BDC运动时，活塞20可将机械动力赋予曲柄轴28。在此种向下行程的特定位点处，位于气缸盖24内的一个或多个排气端口38可打开以允许燃烧腔室26内的加压废气能离开。具体地说，在活塞20于缸套18内向下运动时，活塞20可最终达到这样的位置，在该位置处，排气阀40运动以使得燃烧腔室26与排气端口38流体地连通。当燃烧腔室26与排气端口38流体连通且燃烧腔室26中废气的压力高于排气端口38内的压力时，废气会通过排气端口38离开燃烧腔室26进入排气歧管42中。在所公开的实施例中，进气阀34和排气阀40的运动可以是周期性的并且借助机械地连接于曲柄轴28的一个或多个凸轮(未示出)来控制。然而，可设想的是，能按需要以任何其它传统的方式来控制进气阀34和排气阀40的运动。虽然上文参照图1描述了四冲程发动机的操作，但可设想的是，发动机10可替代地是两冲程发动机。

图2说明结合发动机10使用的示例性活塞20。活塞20可包括活塞冠部30，该活塞冠部从缸盖端部44延伸至曲柄轴端部46。活塞冠部30可包括邻近于缸盖端部44设置的顶部表面48。活塞冠部30还可包括一个或多个槽脊。例如，如图2中所示，活塞冠部30可包括第一槽脊50(顶部槽脊)、第二槽脊52(中间槽脊)以及第三槽脊54(底部槽脊)，该第一槽脊、第二槽脊和第三槽脊可分别由第一凹槽56、第二凹槽58以及第三凹槽60彼此隔开。在如图2中所说明的一个示例性实施例中，第一槽脊50可以是活塞冠部30的顶部槽脊。第一槽脊50可包括第一侧表面62，该第一侧表面从顶部表面48朝向曲柄轴端部46延伸。例如，如图2中所示，第一侧表面62可从顶部表面48延伸至第一凹槽56。第一侧表面62可具有大体圆柱形形状并且可设置成大体正交于顶部表面48。然而，可设想的是，第一侧表面62可具有卵形或椭圆形形状。

第二槽脊52可包括第二侧表面64，该第二侧表面从第一凹槽56延伸至第二凹槽58。第二侧表面64可具有大体圆柱形形状并且可设置成大体正交于顶部表面48。然而，可设想的是，第二侧表面64可具有卵形或椭圆形形状。第三槽脊54可包括第三侧表面66，该第三侧表面从第二凹槽58延伸至第三凹槽60。第三侧表面66可具有大体圆柱形形状并且可设置成大体正交于顶部表面48。然而，可设想的是，第三侧表面66可具有卵形或椭圆形形状。缸套18、活塞冠部30、第一槽脊50(或顶部槽脊50)、第二槽脊52、第三槽脊54以及第一、第二和第三侧表面62、64、66可绕燃烧腔室26的纵向轴线68大体对称地设置。第一、第二和第三侧表面62、64、66可相对于纵向轴线68具有相同或不同的半径。虽然在图2中说明三个槽岸50、52、54，但可设想的是，活塞冠部30可具有少于或多于三个的槽岸50、52、54。类似地，可设想的是，活塞冠部30可具有少于或多于三个的凹槽56、58、60。

第一凹槽56可从活塞冠部30的第一和第二侧表面62、64径向地向内延伸至径向宽度“D”。第一凹槽56可具有凹槽壁70，该凹槽壁可具有绕纵向轴线68设置的大体圆柱形形状。凹槽壁70可具有半径“R₁”，该半径可小于活塞冠部30的第一侧表面62的半径“R₂”。第二和第三凹槽58、60可具有类似于第一凹槽56的几何形状的几何形状。然而，可设想的是，第二和第三凹槽58、60可具有不同于第一凹槽56的几何形状。还可设想的是，第一、第二和第三凹槽56、58、60可具有相同或不同的径向宽度D。进一步可设想的是，第一、第二和第三凹槽56、58、60可具有不均等的径向宽度。密封环72可设置在第一、第二和第三凹槽56、58、60内。密封环72能与缸套18的内表面74可滑动地且可密封地接合。

活塞冠部30的第一槽脊50可在顶部表面48和设置于第一槽脊50和第二槽脊52之间的第一凹槽56之间延伸。第一凹槽56可设置在距顶部表面48的深度“H”处，该深度大体平行于纵向轴线68测得。在进气和/或压缩冲程期间，其中一些燃料和/或燃料空气混合物可进入形成在第一槽脊50的第一侧表面62、缸套18的内表面74以及第一凹槽56中的密封环72之间的间隙76。

如图2中所说明的是，活塞冠部30可包括设置在第一槽脊50中的槽口78。槽口78可围绕顶部表面48的周界周向地延伸。此外如图2中所示，槽口78可具有大体凹入形状，该大体凹入形状从第一侧表面62延伸至顶部表面48。在一个示例性实施例中，槽口78可具有邻近于顶部表面48的径向宽度“d”。槽口78的径向宽度d可与第一凹槽56的径向宽度D相同或不同。槽口报名80可在距顶部表面48的深度“h”处与第一侧表面62相交，该深度大体平行于纵向轴线68测得。槽口78的深度h可小于深度H。第一槽脊50可包括唇部82，该唇部具有厚度“t”。在一个示例性实施例中，唇部82的厚度t可在约2mm至约5mm之间的范围内。如本发明中所使用的是，术语“约”和“大体”指示典型的制造公差和尺寸凑整。因此，例如，术语约和大体可表示±0.1mm的尺寸偏差、±0.1°的角度偏差等等。

在图2中说明的一个示例性实施例中，槽口表面80可在活塞20的径向平面中具有大体曲线横截面。槽口表面80可具有曲率半径“R₃”，该曲率半径可围绕顶部表面48的周缘是均匀或不均匀的。例如，如图2中所示，槽口表面可在活塞冠部30的一个径向位置处具有第一曲率半径R₃，并且在不同的径向位置处(例如，在直径相对位置处)具有第二曲率半径“R₄”。半径R₃可小于或大于半径R₄。本领域普通技术人员会认识到的是，当槽口78的曲率半径R₃围绕顶部表面48周向地改变时，唇部厚度t也可围绕第一槽脊50的周缘改变。在一个示例性实施例中，槽口78的曲率半径R₃与活塞冠部30的半径R₂的比值可在约1:5和1:30之间的范围内。注意到的是，活塞冠部30中槽口78的存在可增大燃烧腔室26的容积。可选择曲率半径R₃，以确保燃烧腔室26的容积的增大小于预定量。在一个示例性实施例中，预定量可在从约5％至约10％的范围内。

图3说明用于活塞20的另一示例性活塞冠部30。如图3中所示，活塞冠部30可包括槽口84，该槽口具有大体凹入形状。在图3中说明的一个示例性实施例中，槽口84可在活塞20的径向平面中具有大体矩形横截面。槽口84可包括槽口侧表面86，该槽口侧表面可从顶部表面48朝向第一凹槽56延伸。槽口侧表面86可具有大体圆柱形形状并且可设置成大体正交于顶部表面48。槽口84还可包括槽口基部88，该槽口基部可具有大体环形形状。槽口基部88可从第一槽脊50的第一侧表面62延伸至槽口侧表面86。槽口基部88和槽口侧表面86可经由圆角90连接。槽口基部88可设置成大体平行于顶部表面48并且大体正交于槽口侧表面86。

槽口84可在第一侧表面62和槽口侧表面86之间具有径向宽度d。槽口84的径向宽度d可与第一凹槽56的径向宽度D相同或不同。槽口84可邻近于第一槽脊50的第一侧表面62具有轴向深度h。槽口84的轴向深度h可小于深度H。槽口84的宽度d和高度h沿着顶部表面48的周缘可以是均匀的或不均匀的。在一个示例性实施例中，槽口84的宽度d与活塞冠部30的半径R₂的比值可在约1:5和1:30之间的范围内。可选择槽口84的宽度d和高度h，以确保燃烧腔室26的容积的增大小于预定量。在一个示例性实施例中，预定量可在从约5％至约10％的范围内。

图4说明用于活塞20的另一示例性活塞冠部30。如图4中所示，活塞冠部30可包括槽口92，该槽口具有大体凹入形状。槽口92可包括槽口侧表面94，该槽口侧表面可从顶部表面48朝向曲柄轴端部46延伸。槽口侧表面94可具有大体圆柱形形状并且可设置成大体正交于顶部表面48。槽口92还可包括槽口基部96，该槽口基部可具有大体截头锥形形状。槽口基部96可从第一槽脊50的第一侧表面62延伸至槽口侧表面94。槽口基部96和槽口侧表面94可经由圆角98连接。槽口基部96可相对于顶部表面48大体以角度“θ”倾斜。本领域普通技术人员会认识到的是，当槽口基部96相对于顶部表面48倾斜时，槽口基部96也会相对于槽口侧表面94倾斜。

槽口92可邻近于顶部表面48在第一槽脊50的第一侧表面62和槽口侧表面94之间具有径向宽度d。槽口92的径向宽度d可与第一凹槽56的径向宽度D相同或不同。槽口92可邻近于活塞冠部30的第一侧表面62具有轴向深度h。槽口92的轴向深度h可小于深度H。槽口92的宽度d、高度h以及角度θ沿着顶部表面48的周缘可以是均匀的或不均匀的。在一个示例性实施例中，槽口92的宽度d与活塞冠部30的半径R₂的比值可在约1:5和1:30之间的范围内。在另一示例性实施例中，角度θ可在约5°和约45°之间的范围内。可选择槽口92的宽度d、高度h以及角度θ，以确保燃烧腔室26的容积的增大小于预定量。在一个示例性实施例中，预定量可在从约5％至约10％的范围内。

图5说明用于活塞20的另一示例性活塞冠部30。如图5中所示，活塞冠部30可包括槽口100，该槽口具有大体凹入形状。槽口100可包括槽口侧表面102，该槽口侧表面可从顶部表面48朝向曲柄轴端部46延伸。槽口侧表面102可具有大体截头锥形形状，并且可相对于纵向轴线68以角度“φ”倾斜。本领域普通技术人员会认识到的是，当槽口侧表面102相对于纵向轴线68倾斜时，槽口侧表面102也会相对于顶部表面48倾斜。槽口100还可包括槽口基部104，该槽口基部可具有大体环形形状。槽口基部104可从第一槽脊50的第一侧表面62延伸至槽口侧表面102。槽口基部104和槽口侧表面102可经由圆角106连接。槽口基部104可设置成大体平行于顶部表面48。

槽口100可邻近于顶部表面48在第一槽脊50的第一侧表面62和槽口侧表面102之间具有径向宽度d。槽口100的径向宽度d可与第一凹槽56的径向宽度D相同或不同。槽口100可邻近于活塞冠部30的第一侧表面62具有轴向深度h。槽口100的轴向深度h可小于深度H。槽口100的宽度d、高度h和角度φ沿着顶部表面48的周缘可以是均匀的或不均匀的。在一个示例性实施例中，槽口100的宽度d与活塞冠部30的半径R₂的比值可在约1:5和1:30之间的范围内。在另一示例性实施例中，角度φ可在约5°和约45°之间的范围内。可选择槽口100的宽度d、高度h以及角度φ，以确保燃烧腔室26的容积的增大小于预定量。在一个示例性实施例中，预定量可在从约5％至约10％的范围内。

图6说明用于活塞20的另一示例性活塞冠部30。如图6中所示，活塞冠部30可包括槽口108，该槽口具有大体凹入形状。槽口108可包括槽口侧表面110，该槽口侧表面可从顶部表面48朝向曲柄轴端部46延伸。槽口侧表面110可具有大体截头锥形形状，并且可相对于纵向轴线68以角度“φ”倾斜。本领域普通技术人员会认识到的是，当槽口侧表面110相对于纵向轴线68倾斜时，槽口侧表面110也会相对于顶部表面48倾斜。槽口108还可包括槽口基部112，该槽口基部可具有大体截头锥形形状。槽口基部112可从活塞冠部30的第一侧表面62延伸至槽口侧表面110。槽口基部112和槽口侧表面110可经由圆角114连接。槽口基部112可相对于顶部表面48大体以角度“θ”倾斜。本领域普通技术人员会认识到的是，当槽口基部112相对于顶部表面48倾斜时，槽口基部112也会相对于纵向轴线68倾斜。

槽口108可邻近于顶部表面48在活塞冠部30的第一侧表面62和槽口侧表面110之间具有径向宽度d。槽口108的径向宽度d可与第一凹槽56的径向宽度D相同或不同。槽口108可邻近于活塞冠部30的第一侧表面62具有轴向深度h。槽口108的轴向深度h可小于深度H。槽口108的宽度d、高度h、角度θ和角度φ沿着顶部表面48的周缘可以是均匀的或不均匀的。在一个示例性实施例中，槽口108的宽度d与活塞冠部30的半径R₂的比值可在约1:5和1:30之间的范围内。在另一示例性实施例中，角度θ可在约5°和约45°之间的范围内。在另一示例性实施例中，角度φ可在约5°和约45°之间的范围内。可选择槽口108的宽度d、高度h、角度θ以及角度φ，以确保燃烧腔室26的容积的增大小于预定量。在一个示例性实施例中，预定量可在从约5％至约10％的范围内。虽然在图2-6中已说明了槽口108的各种几何形状，但可设想的是，槽口108可具有本领域已知的其它几何形状。

工业实用性

本发明的发动机适用于各种发动机类型，例如包括单燃料或双燃料柴油发动机和汽油发动机和/或气态燃料驱动发动机。所公开的活塞可实施到任何发动机中，其中，该活塞可有利地有助于减少随着废气离开发动机的燃烧腔室的未燃烧燃料和/或燃料空气混合物的量。

在发动机10中，燃料可在空气抽吸到燃烧腔室26中之前、期间或之后与空气混合。燃料和/或燃料空气混合物的一部分可进入第一槽脊50的第一侧表面62和缸套18的内表面74之间的间隙76。可进入间隙76的燃料和/或燃料空气混合物的量可取决于各种因素，例如包括间隙76的尺寸、燃料喷射的方向、在压缩冲程期间在燃烧腔室26中的燃料空气混合物中引起的漩涡的量和方向等等。

在压缩冲程期间，燃烧腔室26内的混合物可被压缩，这会导致混合物的温度升高。最终，混合物的压力和温度可达到混合物可燃烧的点。间隙76中的燃料和/或燃料空气混合物在燃烧期间是否可被燃烧会取决于间隙76中燃料和/或燃料空气混合物在燃烧期间的温度。由于活塞冠部30和缸套18可通常将热量传导远离间隙76中的燃料和/或燃料空气混合物并且远离燃烧腔室26，因而间隙76中燃料或燃料空气混合物的温度可取决于活塞冠部30、缸套18和燃烧腔室26的尺寸。槽口78、84、92或100且尤其是槽口78、84、92或100的形状可有助于增大可用于燃烧腔室26中的火焰前端进入间隙76的空间，从而有助于确保间隙76中的燃料和/或燃料空气混合物的一些或所有的燃烧。通过燃料间隙76中燃料和/或燃料空气混合物的一些或所有，带有槽口78、84、92或100的一个的活塞冠部30可有助于确保可能随着废气离开燃烧腔室26的未燃烧燃料的量得以减少。

可基于预期捕获在间隙76中的燃料或燃料空气混合物的量以及间隙76中的所捕获燃料或燃料空气混合物的温度来选择槽口78、84、92或100的尺寸和形状。例如，当预期燃烧腔室26中的温度相对较高时，所捕获的燃料或燃料空气混合物的温度也会相对较高，从而导致其更易于燃烧。在这些情形中，由于火焰前端可能无需深入地进入到间隙76中来启始捕获在间隙76中的燃料和/或燃料空气混合物的燃烧，因而槽口78、84、92或100可具有相对较小的尺寸。相反，当预期燃烧腔室26中的温度相对较低时，所捕获的燃料或燃料空气混合物的温度也会相对较低，从而导致其较不易于燃烧。在这些情形中，由于火焰前端可能需要较大程度地进入到间隙76中来启始间隙76中的相对较冷的所捕获燃料和/或燃料空气混合物的燃烧，因而槽口78、84、92或100可具有相对较大的尺寸。

也可例如基于发动机10的尺寸、发动机的预期占空比、燃料类型、燃料喷射定时以及关于燃烧腔室和火焰前端几何形状的其它信息来选择槽口78、84、92或100的尺寸和形状。可能保留捕获在第一槽脊50的第一侧表面62和缸套18的内表面74之间的未燃烧燃料的量可取决于燃料空气混合物在燃烧腔室26内的分布、燃料空气混合物中在燃烧期间引起的漩涡量、燃料喷射的方向、以及燃烧在燃烧腔室26内可能传播的方向等等。改变槽口78、84、92或100围绕顶部表面48的周缘的尺寸(即，R₁、R₂、d、h、θ和/或φ)可有助于确保围绕活塞冠部30的顶部表面48的周缘燃烧变化量的所捕获未燃烧燃料，而不会过度地增大燃烧腔室26的容积。通过基于燃烧腔室26内的预期温度并且基于燃料和/或燃料空气混合物围绕顶部表面48的周缘的预期分布来选择槽口78、84、92或100的尺寸和形状，所公开的活塞20可有助于减少废气中未燃烧燃料的量。相对于并不包括任何过公开槽口78、84、92或100的活塞，所公开的活塞20可在同时维持或降低诸如一氧化碳、NOx等的其它排放物时这样做。

对于本领域技术人员显而易见的是，可对所公开的发动机活塞做出各种修改和改变，而不会偏离本发明的范围。在考虑了这里公开的发动机的说明和实践后，发动机活塞的其它实施例对于本领域技术人员会是显而易见的。说明和示例旨在被认为仅仅是示例性的，而本发明的真实范围由以下权利要求及其等同物所指示。

Claims (10)

1.一种活塞(20)，包括：

活塞冠部(30)，所述活塞冠部具有顶部表面(48)；

第一槽脊(50)，所述第一槽脊邻近于所述顶部表面设置在所述活塞冠部中，且所述第一槽脊具有侧表面(62)，所述侧表面设置成大体正交于所述顶部表面；

第二槽脊(52)，所述第二槽脊与所述第一槽脊轴向地隔开；

凹槽(56)，所述凹槽设置在所述第一槽脊和所述第二槽脊之间；以及

槽口(84)，所述槽口在所述侧表面和所述顶部表面之间延伸，且所述槽口具有大体凹入形状并且围绕所述顶部表面周向地延伸。

2.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述槽口在所述活塞的径向平面中具有大体曲线横截面。

3.根据权利要求2所述的活塞，其中，所述槽口具有曲率半径，所述曲率半径沿着所述顶部表面的周缘是不均匀的。

4.根据权利要求2所述的活塞，其中，所述槽口的曲率半径与所述活塞冠部的半径的比值在约1:5和1:30之间的范围内。

5.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述槽口包括：

槽口侧表面(86)，所述槽口侧表面从所述顶部表面朝向所述凹槽延伸，且所述槽口侧表面具有大体圆柱形形状；以及

槽口基部(88)，所述槽口基部设置在所述侧表面和所述槽口侧表面之间，且所述槽口基部具有大体环形形状。

6.根据权利要求5所述的活塞，其中，所述槽口侧表面(102)大体相对于所述活塞的纵向轴线(68)倾斜。

7.根据权利要求5所述的活塞，其中，所述槽口基部(98)大体相对于设置成大体正交于所述活塞的纵向轴线(68)的平面倾斜。

8.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述槽口(108)包括：

槽口侧表面(110)，所述槽口侧表面从所述顶部表面朝向所述凹槽延伸，且所述槽口侧表面大体相对于所述活塞的纵向轴线倾斜；以及

槽口基部(112)，所述槽口基部设置在所述侧表面和所述槽口侧表面之间，且所述槽口基部大体相对于设置成大体正交于所述活塞的所述纵向轴线的平面倾斜。

9.一种气缸组(16)，包括：

缸套(18)，所述缸套沿着纵向轴线延伸；

活塞(20)，所述活塞往复运动地设置在所述缸套内，且所述活塞包括：

活塞冠部(30)，所述活塞冠部具有顶部表面(48)；

第一槽脊(50)，所述第一槽脊邻近于所述顶部表面设置在所述活塞冠部中，且所述第一槽脊具有侧表面(62)，所述侧表面设置成大体正交于所述顶部表面；

第二槽脊(52)，所述第二槽脊与所述第一槽脊轴向地隔开；

凹槽(56)，所述凹槽设置在所述第一槽脊和所述第二槽脊之间；以及

槽口(84)，所述槽口在所述侧表面和所述顶部表面之间延伸，且所述槽口具有大体凹入形状并且围绕所述顶部表面周向地延伸；以及

连接杆(22)，所述连接杆连接于所述活塞并且能连接于曲柄轴(28)。

10.根据权利要求9所述的气缸组，其中，所述槽口(108)包括：

槽口侧表面(110)，所述槽口侧表面从所述顶部表面朝向所述凹槽延伸，且所述槽口侧表面具有大体圆柱形形状；以及

槽口基部(112)，所述槽口基部设置在所述侧表面和所述槽口侧表面之间，且所述槽口基部具有大体环形形状。